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[参考译文] BQ25856-Q1:超级电容器模块上的 BQ25856 CC 模式充电故障

Guru**** 2864540 points

Other Parts Discussed in Thread: BQSTUDIO, BQ25856-Q1, BQ25750

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1624821/bq25856-q1-bq25856-cc-mode-charging-failure-at-supercapacitor-modules

器件型号: BQ25856-Q1
主题中讨论的其他部件: BQSTUDIOBQ25750

设计了一个电路来为 15V/60F 超级电容器模块(由六节串联的 3V360F 电池组成)充电、输入电压为 24V、充电电流为 5A、电感为 10µH、开关频率为 300kHz(测量值约为 330kHz)。 DRV_SUP 由 5V 电源供电。

测试表明、当超级电容器模块电压介于 1.1V 和 1.35V 之间时、连接 24V 直流电源以开始充电会导致充电电流异常。

测量结果表明,节点 SW1 处的电压与超级电容器模块电压匹配,约为 1.2V; DRV_SUP 电压为 5V ; BTST1 处的波形为 5V ,无方波; HIDRV1 处的波形异常。

仅当超级电容器模块电压在 1.1V 至 1.35V 范围内且刚连接 24V 输入后、才会出现这种现象。 当模块电压低于 1.1V 或高于 1.35V 时、充电将正常进行。 异常充电发生后、模块充电速度非常慢(每 10 秒约 1mV)。 但是、当模块电压升至 1.35V 以上时、充电会恢复正常。 或者、如果模块电压低于 1.1V、然后充电至 1.1V 至 1.35V 范围、充电保持正常。

另外,我不知道为什么我不能上传任何数据。

 

 

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    您好、 天一、

    这很奇怪。 我有几个问题可以帮助进行调试:

    1. 是否设置了 EN_PRECHG=0?

    2. 发生这种异常行为时、您能否分享寄存器?

    3. 这种行为是否会在每个电路板上发生?

    4. 您能分享您的原理图吗?

    5. 发生此行为时、能否测量输入电压、输入电流、输出电压和输出电流? 这将检查功率是在 FET 还是电感器中耗散。

    6. 发生这种情况时、FET 是否会变热?

    7. 如果您能在回复中重新附加波形、请告诉我。

    此致、
    Ethan Galloway

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    您好、Ethan、下面是更多信息:

    EN_PRECHG=0;

    EN_TERM=1;(在测试中,当设置 EN_TERM=0 时、STAT 在超级电容器充满电时不会改变。 因此、EN_TERM 设置为 1,以帮助指示充电何时完成。)

    ITERM = 5000;ICHG_REG=5000;VAC_DPM=4200;VFB_REG=1536;

    EN_CHG_TMR=0;

    EN_CHG_BIT_RESET_BEHAVIOS=1;

    EN_TMR2X=1;

    EN_LIM_HIZ_PIN=1;

    设置为 1 的其他寄存器:JEITA_ISETH、EN_JEITA、ADC_RATE、VFB_ADC_DIS、EN_CHG;

    和其他寄存器均设置为 0;

    Status:(来自 BQstudio 的字段视图)

    CHARGE_STAT:快速充电(CC 模式);

    PG_STAT:电源正常;

    IBAT_OCP_STAT:电池电流正常;

    回答问题 3:我有 9 块板、到目前为止、其中 3 块板有这个问题。

    Q4&Q7:我不知道为什么我不能上传任何数据,我将分享我的部分 原理图,当这个 错误被解决。

    Q5 和 Q6:输入电压:24V、输入电流:极低;输出电压:与超级电容器的电压相同;输出电流:极低(关于 5mA);

    在任何 FET 上未检测到异常发热;对于 HS 降压 FET、VG 至 GND 为最大 5V 和~1.2V 最小值(最大 Vgs 为 3.5V) 、一个 330kHz 的 PWM 类似波(我认为这是实际 Fsw)、Ton 约为 240ns;对于 LS 降压 FET、Vgs=0V(至 GND)、对于 HS 升压 FET、Vgs 至 Vg 为 9V 至 10V、对于 LS 升压 FET、SW2 为 0V;

    我希望这些信息可以帮助你,谢谢你的善良的答复!

    此致、

    Ji Tian

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    Ji 你好、

    感谢您提供新信息。

    您能分享电感器的数据表吗? BQ25856-Q1 mΩ 的 L/DCR 比值小于 1.26µH μ s/μ s。 您可以尝试用 10µH 或 15µH 电感器替换电感器吗?

    此外、IC 可能无法驱动阈值电压为 2.2V 至 3.8V 的 FET。 是否可以尝试将 DRV_SUP 电压增加到 7V 或 10V?

    能否测量 VFB 上的电压? 确保在充电关闭的情况下将探头连接到电路板。 VFB 是精密引脚。 该测试将显示 VFB 是否是稳定信号。

    此致、
    Ethan Galloway

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    您好、Ethan、感谢您提供的信息和友好的建议。
    我测量的 Vfb。 当超级电容器约为 1.2V 时、VFB 约为 100mV、这是一个稳定信号。 我想这是 BAT 网络上电阻的正常电压偏差。

    对于电感器、我很难 在短时间内将其更换。  mΩ、如果 L/DCR 比率大于 1.26 µH DC/DC、那么潜在风险是多少?

    此外、我尝试将 DRV_SUP 提高到 6.3V、这个问题在超级电容器的电压约为 2.3V 时发生、因此我不确定在增加 DRV_SUP 时、超级电容器电压较高是否会出现这个问题;我需要进一步测试。

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    您好、天一、

    感谢您的耐心。 Ethan 今天已离职、但将返回星期一、对您的问题进行跟进。

    此致、

    基督教。

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    Ji 你好、

    感谢您测量 VFB 电压。

    您能给我发送数据表中的电感器、我查看一下吗? mΩ 电感器的 L/DCR 大于 BQ25750 /μ H、则 1.26µH 可能难以处于正确的运行模式。

    此外、我尝试将 DRV_SUP 提高到 6.3V、当超级电容器的电压约为 2.3V 时就会发生这个问题

    这是一个非常有趣的测试结果。 您是否可以尝试用具有较低阈值电压的 FET 替换开关 FET?

    此致、
    Ethan Galloway

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    您好 Ethan、

    这些天我做了一些测试来解决这个问题。 在这里我发现了一些有趣的东西:

    1.我将开关 FET 替换为具有较低 VGSth(最大 2.5V)的 FET、这个问题没有发生。

    2.由于新 FET 的 TD_on 和 TD_off 存在差异、我必须将 Dead_time 从 45ns 更改为 75ns。

    3.之后,我测试了具有 75ns 死区时间的旧 FET ,有趣的是这个问题没有发生。

    进行了进一步的测试、结果是:使用旧的 FET、45ns——系统不工作;75ns——好。

    我不确定死区时间是否是该问题的根本原因、以下是新旧 FET 的相关参数。

    旧:  

    新资讯:

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    Ji 你好、

    感谢您提供此信息并找到解决方案。 要解决更高的输入电容、OLD FET 可能需要更长的死区时间。

    如果您的系统需要 45ns 的时间、您可能能够将 DRV_SUP 电压增加到 7V 或 10V、以便可以在 45ns 的时间内使用旧 FET。 较高的 DRV_SUP 电压将增加栅极驱动强度、并使 FET 的导通速度更快。 不过、如果可能、我仍建议使用 75ns 死区时间。

    我现在要将该线程标记为已解决。 如果您有任何其他问题、请告诉我。

    此致、
    Ethan Galloway

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    尊敬的 Ethan:

    感谢您的讲解。  然而、在我看来、死区时间是为了防止高侧和低侧晶体管同时导通;在死区时间内、没有 FET 导通。 那么、为什么这种现象与死区时间长度有关? 为什么具体在 1.2V 左右出现? 该电压是否恰好是某些工作模式转换(例如 PWM 和 PFM 之间、尽管 BQ25856 应默认为 FPWM 模式)的阈值、从而导致现象仅显示在高于或低于该电压的水平? 虽然调整死区时间似乎可以解决问题、但我仍然对其根本原因感到好奇。

    最好的应届毕业生

    Ji Tian

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    Ji 你好、

    感谢您的研究。 这是一个好问题。 要进一步调试此问题、您能否捕获死区时间为 45ns 和 75ns 的 HIDRV1 和 LODRV1 波形? 如果可能、捕获电感器电流也会非常有帮助。

    此致、
    Ethan Galloway

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    您好 Ethan、

    感谢您的建议。

    这是 HIDRV1 和 LODRV1 的波形、探头位于 FET 的栅极。 很抱歉、电感器电流可能无法测量。

    CH1 和 CH2 之间的偏移为 24V、即输入电压。

    CH1:HIDRV1 至 GND

    CH2:LODRV1 至 GND

    DRV_SUP:5V

    45ns、通常充电

    75ns、正常充电

    45ns、1.22V 时充电异常

    75ns、在 1.22V 下充电

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    Ji 你好、

    谢谢。 正常充电测试是否在 3V 以上进行?

    您还能分享栅极驱动布线的布局吗?

    此致、
    Ethan Galloway

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    尊敬的 Ethan:

    正常充电测试在 0.6V 至 9V 范围内进行。   未记录实际电压。

    如果需要、我可以尝试在 1.2V 下进行单次触发以捕获波形。

     这是栅极驱动布线的一部分

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    Ji 你好、

    感谢您共享栅极驱动布线。 这可能与布局有关。 我有一些关于布局的建议:

    • 不要将 LODRV 和 HIDRV 彼此相邻布置。
    • 将 HIDRV 和 SW 彼此靠近布置。 SW 是 HIDRV 的返回布线。
    • 将 LODRV 和 GND 彼此靠近布线。 GND 是 LODRV 的返回布线。
    • SW 布线需要更宽。
    • 这还有助于将 FET 放置在更靠近 IC 的位置。

    为了 便于参考、我们提供了可提供帮助的原理图和布局检查清单。 我们 还提供了 FET 选择指南、该指南可能也会有所帮助。

    如果您对此有任何疑问、敬请告知。

    此致、
    Ethan Galloway